Netzmonitoring beim Transport von Elektroenergie

Die Entwicklungen von smarten Hochspannungsnetzen und »Grüner Energie«, insbesondere die Verwendung von Windgeneratoren und Hochspannungs-Gleichstromübertragung, erfordert Umrichter, die die Umwandlung von hoher Leistung bei hoher Spannung ermöglichen. Hochleistungs-Bipolar Transistoren mit isoliertem Gate (IGBT) sind ein wesentlicher Bestandteil der Hardwareplattform. In dem Projekt EHLMOZ wurde eine neue Aufbau- und Verbindungstechnik auf der Basis von Silber-Sinter- und galvanischen Kupferverbindungen entwickelt, die als Hochvolt-Planar-Technologie (HVPT) bezeichnet wird. Vorteile der Technologie kommen vor allem aus dem Austausch der Bonddrähte. Insbesondere ist keine Silikonvergussmasse erforderlich. In Kurzschlussfällen werden dadurch Explosionseffekte und damit die Anforderungen an die Gehäusestabilität signifikant reduziert. Ein Ziel der Untersuchungen war die Optimierung des Beanspruchungs- und Ermüdungsverhaltens der Aufbauten durch Simulation. Zur Erzielung realistischer transienter Temperaturbelastungen sowie mechanischer Beanspruchungen, einschließlich Erwärmung der planaren Metallisierungen, wurden vollständig gekoppelte elektro-thermisch-mechanische Finite-Elemente- (FE-) Simulationen eingesetzt. Eine verbesserte thermische Performance der planaren Technologie konnte gezeigt werden. Im Ergebnis der Simulationen konnte das Ausfallrisiko planarer Strukturen auf der Basis von Damagemodellierung minimiert werden.